マルチメータの最適調整と校正方法について

２０２３．２． ５　作成（２０２３．２．１１更新）　　２０２４．２．１２　追加更新

３桁半マルチメータ（フルーク１７５、１７７，１７９、８３Ｖ、８７Ｖ、８７�Vなど）
４桁半マルチメータ（フルーク１８７，１８９，２８７、２８９、４５など）
の最適調整・校正について実際の校正手順を記載いたします。

＠入荷検査　　とりあえず正常に動作するかの簡易的な校正
　使用標準器類　マルチファンクションキャリブレータ　可変抵抗器
　直流・交流標準電圧電流発生器　　直流標準抵抗器、抵抗校正装置等
　これは簡易的な校正なため上記使用標準器類を直接使用して校正対象機器の
　各１／２から１／５程度の校正確度にて、ざっと測定値を確認します。
　トレーサビリティＡ（他と重複無し、他とは独立してる）を使用しています。

＠最適調整の前の校正確認　　これは不要であってもどの程度の誤差があるかを
　確認しています。もしも最適調整後に調整前のデータがほしいと言われた時に
　最適調整後では調整前試験データをとれないためです。
　トレーサビリティＢ（他と重複無し、他とは独立してる）を使用しています。

＠最適調整　　照合用標準器の現在の誤差を確認して非常に小さい誤差にて校正
　通常はメーカ推奨校正器を使用しての校正レベルが基準となります。４桁半マルチ
　メータのフルーク２８７、５００００カウント時では本体仕様確度が最良で±０．０２％と
　しますと誤差は最終桁が±１０カウント分となります。（２８７実際の仕様とは異なる）
　メーカ推奨校正器ですと同様に最終桁が±３〜カウント分レベルの校正確度です。
　電気計測超精密研究所では最終桁に影響が少ないレベル（最良±０．５カウント〜）
　での校正となりますので最適調整・校正時に校正器の誤差がなるべく小さい状態で
　直流電圧の校正を実施しています。（ほぼ校正誤差無しに近い状態で調整）
　抵抗ですとｋΩレンジではメーカ推奨校正器ですと同様に最終桁が±５〜８カウント
　分レベルの校正確度ですが電気計測超精密研究所では最終桁±１カウント分
　レベルの校正確度です。（ｋΩレンジの場合。抵抗レンジによる）
　さらにＭΩレンジでは測定リードのリーク（絶縁抵抗不良）、ノイズなどがあるため
　電気計測超精密研究所ではそもそも誤差がはいる原因となる測定リードを使用しない
　方法にて校正を実施しています。２８７では最高で５００ＭΩの校正があるが通常の
　リード線などを使用しでの校正ではノイズ、振動などにより数％変動するため校正
　どころかまともに測定不可ですので校正確度も含めた総合校正確度を高めています。
　通常のシールドなどの無い一般的な測定リードは絶対使ってはいけません。
　仮にシールド線のリードを使用してもリード線間の絶縁抵抗値は１０００ＭΩに
　対して−０．１％誤差になる１０００ＧΩより大きい必要があります。
　４桁半マルチメータ校正では一般的な校正器ですとフルーク社の５５００Ａですが
　より高確度の５５２０Ａがありますが発生レンジの問題があり、１．１または３．３で
　レンジが切り替わるため、レンジの５の倍数で校正するには確度が低下する場合が
　あります。電気計測超精密研究所では反対に確度の良いレンジで校正して最適
　調整・校正などに使用しています。例えば５ＭΩの校正では５５２０Ａでは１１ＭΩ以下
　の抵抗発生レンジとなるので発生確度は±０．０１３％±０．００００５ＭΩですが
　電気計測超精密研究所では５ＭΩを直接接続自作標準抵抗器を直接測定しても
　測定確度±０．００６％であるし、もっと高確度で測定出来るように製作しているため
　ここではそこまでの測定確度は必要ありませんが±０．００２％で測定可能です。
　同様の例えで５０ＭΩの校正では５５２０Ａでは１１０ＭΩ以下の抵抗発生レンジと
　なるので発生確度は±０．０５％±０．００３ＭΩですが電気計測超精密研究所では
　５０ＭΩを直接接続自作標準抵抗器を直接測定しても測定確度±０．０５％で
　もっと高確度で測定出来るように製作しているため、±０．０１％で測定可能です。
　（発生抵抗値は毎回確認済なので常時この高い測定確度が使用可能です）
　同様の例えで５００ＭΩの校正では５５２０Ａでは１１００ＭΩ以下の抵抗発生レンジと
　なるので発生確度は±１．５％±０．５ＭΩですが電気計測超精密研究所では
　５００ＭΩを直接接続自作標準抵抗器を直接測定しても測定確度±０．５％であるし
　もっと高確度で測定出来るように製作しているため、ここではそこまでの測定確度
　は必要ありませんが±０．２％で測定可能です。５５２０Ａでの校正は本体の発生
　確度であるので通常のシールドなどの無い一般的な測定リードは使えません。
　
　低抵抗５００Ω、５０Ω（２８９のみ測定可能レンジ）ではリード線の抵抗が主な誤差と
　なりますのでこれもリード線などの抵抗値を含めて十分な校正確度で実施です。
　実際の校正・調整では一般的な、６ダイヤル可変抵抗器（確度±０．０１％±２ｍΩ）
　などではなくｅｓｉ　ＲＳ　９２５Ａ 　９ダイヤル可変標準抵抗器（４端子で正確に抵抗値
　を発生可能で確度±０．００２±１ｍΩ、実際にはその半分以下）を使用しています。
　トレーサビリティＣ（他と重複無し、他とは独立してる）を使用しています。

　３桁半マルチメータのフルーク１７５、５０００カウント時では本体仕様確度が最良で
　±０．１％としますと誤差は最終桁が±５カウント分となります。（１７５の実際の仕様
　とは異なる）実際の校正時の環境では最終桁±１カウントも変動しないため実質
　最終桁±１カウント分（＝±０．０２％）に影響しない校正確度±０．００２％程度
　で直流電圧の校正を実施しています。他の機能も測定確度により校正確度は
　変動しますがそれなりの高確度で校正となっています。

＠最終校正　　これも複数の標準器を使用して機器により複数回、日数をあけて実施
　最終校正は ＠最適調整では使用していない別の標準器でも校正確認を実施
　１つの標準器だけですとそれが故障していたり、たまたま不都合があった
　などを回避するためです。標準器の信頼性が確認出来ないと校正になりません。
　校正作業全体で電気計測超精密研究所では実際に３つ以上の標準器を
　別々に使用するようにしています。トレーサビリティは複数あるが
　トレーサビリティＤ（他と重複無し、他とは独立してる）を使用しています。

２０２３．３．２　トレーサビリティ追加更新
　トレーサビリティは要求される校正確度によりＡＢＣＤＥＦのいずれかを使用して
　校正・最適調整を実施しています。トレーサビリティは他と重複無しで
　他とは独立して別々基準値からトレーサビリティを確認して使用しています。

　電気計測超精密研究所はＪＣＳＳ、ＩＳＯ／ＩＥＣなどの認定業者とは
　関係ありません。トレーサビリティは上記のように複数の基準から確認
　しています。認定業者になるには書類・書類・作業手順書など書類ばかり
　必要になり時間の無駄となります。電気計測超精密研究所は認定とか煩雑な
　ことは必要なく、純粋にいかに確度をおとさずに校正範囲を広げるか？
　などを追及しています。ＪＣＳＳ認定業者になりますと最高校正確度も
　一般公開されていますが直流電圧１０Ｖで０．００１％などとあるが
　これは一般的な８桁半ＤＭＭ１台で実現可能である。
　直流電圧１１Ｖは？抵抗・電流は認定が無いなどがかなり多く、ただの？
　「認定業者」になってるだけの校正業者が多数です。
　電気計測超精密研究所　標準部　トレーサビリティ体系図詳細をみると
　非常に詳細が公開されています。
　トレーサビリティは通常はごく簡単にかかれている場合がほとんどです。

２０２３．３．１５追加更新
　６桁半ＤＭＭでキーサイト社３４４０１Ａなどでは直線性の規定があります。
　一例では±（０．０００２％＋０．０００１％）となっています。
　電気計測超精密研究所ではＨＰ３４５８Ａの直流１０Ｖレンジの１０分間
　安定度±（０．０００００５％＋０．０００００５％）を使用して確認しています。
　実測ではＤＣ±１２Ｖ〜±１Ｖにて±０．０００１％を簡単に見ています。
　２４時間安定度±０．００２％レベルですからそこまで確認する必要は
　無いかもしれませんが電気計測超精密研究所では実施出来ますので。

２０２３．４．２　追加更新
　ワイドレンジのＨＰ３４７８Ａ、ＨＰ３４６８Ａ、ＡＤＣ７４５１Ａなどについて補足
　ＨＰ３４５７Ａを除いては一般的な６桁半ＤＭＭは最大表示が１２０００００
　などがほとんどですがレンジＵＰによる測定確度低下がある場合は
　最大表示３０００００の５桁半ＤＭＭも出番がありそうです。高抵抗の
　最適調整・校正では校正確度が低下しないように、絶縁抵抗低下などを
　回避する、ノイズがはいりにくい方法にて実施しています。
　電気計測超精密研究所の測定誤差は非常に小さいのですが校正時に
　他の誤差がいろいろ入るといくら校正確度が良くても意味がありません。
　電気計測超精密研究所では例えば３０ＭΩレンジで最適調整・校正は１０ＭΩ
　１点だけでも可能ですが内部絶縁不良（他故障なども含む）ですと３０ＭΩと
　１ＭΩ〜２５ＭΩを測定すると直線性誤差が出ますので、それを確認するには
　±０．００５％測定確度でそれぞれの抵抗値を校正して確認しています。
　正常品であれば３０ＭΩで調整し、１０ＭΩを測定すると１０ＭΩの±００．００１
　ＭΩ以内に通常は測定されます。不良品だと±００．００２以上となります。

測定誤差簡易比較表（年間確度を適用した参考資料）
注：＠３４４０１Ａは３０ＭΩ測定では測定確度のかなり悪いレンジに変更のため一桁誤差増加！
　　なお、他の６桁半ＤＭＭでもＡＤＣ社７４６１Aなどでも上記同様近い状況になります。（一部を除く）
＃：下記の電気計測超精密研究所の測定誤差は最適調整・校正時に適用になります。
　

電気計測超精密研究所　独断と偏見のお勧め計測器 　デジタルマルチメータ
　 ２０２３．５．３　追加更新　　　２０２３．７．６　追加更新　　　２０２３．７．１０　追加更新

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